C++指针解读（5）-- 指针和数组（多维数组）

相比一维数组，二维数组的概念和相关运算要复杂得多。

1、二维数组的存储及访问

假设有这么一个二维数组：

int arr[3][4] =
{
    { 10, 11, 12, 13 },
    { 20, 21, 22, 23 },
    { 30, 31, 32, 33 } 
};

我们可以把二维数组看成数组的数组：

（1）包含3行：arr[0]、arr[1]、arr[2]；

（2）其中每一行是一个1维数组，它包含4个元素。

这里，我们用arr[0]表示第一行的一维数组；用arr[1] 表示第二行的一维数组；用arr[2] 表示第三行的一维数组。

因为在一维数组中，数组名代表首元素地址，所以arr[0]也表示一维数组arr[0]的首地址，即&arr[0][0]；

同理，arr[1]表示&arr[1][0]，arr[2]表示&arr[2][0]。

一定要记住这个重要的概念：arr[0]表示第一行的一维数组，arr[1]表示一二行的一维数组。依此类推。

后面对二维数组的访问，都是从这个概念开始展开的。因为对二维数组元素的访问，最终还是要转化到对一维数组的访问。

在一维数组中，指针+1就表示下一个数组元素的地址，所以arr[0]+1, arr[0]+2分别表示第2、第3个元素的地址。

现在我们用上面关于二维数组的知识来访问二维数组中的元素：

int main()
{
    int arr[3][4] =
    {
        { 10, 11, 12, 13 },
        { 20, 21, 22, 23 },
        { 30, 31, 32, 33 }
    };
 
    printf("%d  %d  %d  %d\n", *arr[0], *(arr[0] + 1), *(arr[0] + 2), *(arr[0] + 3));
    printf("%d  %d  %d  %d\n", *arr[1], *(arr[1] + 1), *(arr[1] + 2), *(arr[1] + 3));
    printf("%d  %d  %d  %d\n", *arr[2], *(arr[2] + 1), *(arr[2] + 2), *(arr[2] + 3));
 
    return 0;
}

现在我们可以总结下二维数组相关的指针

2、二维数组的其他访问方式

前面我们讲到arr代表二维数组首元素的地址，因为这个二维数组由3个一维数组组成，所以arr也代表第一个一维数组的首地址。这样，arr+1就表示第二个一维数组的首地址。

我们可以用下面的代码来验证这个结论：

int main()
{
    int arr[3][4] =
    {
        { 10, 11, 12, 13 },
        { 20, 21, 22, 23 },
        { 30, 31, 32, 33 }
    };
 
    printf(" %p\n", arr);
    printf(" %p\n", arr + 1);
    int gap = (char)(arr + 1) - (char)(arr);
    printf(" %d\n", gap);
 
    return 0;
}

从输出结果看gap是16个字节，1个整型是4个字节，4个数组元素就是16个字节。arr + 1和arr刚好差一个一维数组所占空间的字节。

因为在一维数组中，arr[0]和*(a+0)等价，所以a[1]和*(a+1)等价，a[i]和*(a+i)等价。因此a[0]+1和*(a+0)+1都是&a[0][1]。

这里，再把二维数组相关指针再总结一下：

二维数组在内存中是线性存储的，即按一维数组的方式存储，先存第1行，再存第2行。所以，我们可以按顺序方式访问二维数组。

int main()
{
    int arr[3][4] =
    {
        { 10, 11, 12, 13 },
        { 20, 21, 22, 23 },
        { 30, 31, 32, 33 }
    };
 
    printf(" *arr = %p  ,arr[0] = %p\n", *arr, arr[0]);
    int* p = *arr;
    for (int i = 0; i < 12; i++) {
        printf(" %d ", *(p + i));
    }
 
    return 0;
}

3、指向一维数组的指针

我们知道，指针变量必须包含它所指向的数据的类型信息，比如int *pi表示一个指向int型数据的指针变量。

arr, arr[0]虽然指向的地址相同，但它们俩所代表的含义是不一样的。

arr是第一个一维数组的首地址，所以arr+1就指向下一个一维数组的首地址，指针移动4*4 = 16个字节；而arr[0]是第一行第一列元素的地址，arr[0]+1下一个元素的指针，指针只移动4个字节。

怎么定义一个指向一维数组的指针？

int (*p)[4]

表示一个指向一维数组的指针，这个数组含4个元素。

注意，int (*p)[4]和int *p[4]的含义完全不同。int *p[4]表示一个数组，数组里的元素是int型指针变量。

用一维数组指针的访问二维数组：

int main()
{
    int arr[3][4] =
    {
        { 10, 11, 12, 13 },
        { 20, 21, 22, 23 },
        { 30, 31, 32, 33 }
    };
    int(*p)[4] = arr;
 
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        printf(" %d ", (*p)[i]);
    }
 
    printf("\n");
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        printf(" %d ", *((*p) + i));
    }
 
    return 0;
}